同步电机习题答案
同步电机课后习题参考答案
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。
14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？答案：14-3 2p=4014-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。
15-9 (1) *0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ，4.18=θ 15-11 0 2.2846E *=, 013.85kv E =，32.63θ=15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I =16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。
电机习题与解答(同步电机)
6.1 三相同步发电机基本工作原理和结构6-1-1 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？答： 同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。
（1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的Y 形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应电动势；（2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为01144.4Φ=W K fN E（3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互差1200电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度，如果将先切割的一相定义为A 相，则后切割的那两相就为B 相和C 相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定； （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有p 对磁极，转子以每分钟n 转旋转，则每分钟内电动势变化pn 个周期，即频率为：60pn f =也就是当电机的磁极对数p 一定时，频率f 和转速n 有严格不变的关系。
6-1-2 什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答： 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关系是：60pnf =，当电机的磁极对数p 一定时，f ∝n ，即：频率f 与转速n 之间保持严格不变的关系。
6-1-3 说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极式？答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。
同步电机习题一 .二
同步电机复习题一一、填空1. 在同步电机中，只有存在 电枢反应才能实现机电能量转换。
答 交轴2. 同步发电机并网的条件是：（1） ；（2） ；（3） 。
答 发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致3. 同步发电机在过励时从电网吸收 ，产生 电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出 ，产生 电枢反应。
答 超前无功功率，直轴去磁，滞后无功功率，直轴增磁4. 同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。
答 主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压5. 凸极同步电机转子励磁匝数增加使q X 和d X 将 。
答 增加6. 凸极同步电机气隙增加使q X 和d X 将 。
7. 答 减小8. 凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为 。
答 2q dmU 11()sin22X X δ-Ω 二、选择1. 同步发电机的额定功率指（ D ）。
A 转轴上输入的机械功率；B 转轴上输出的机械功率；C 电枢端口输入的电功率；D 电枢端口输出的电功率。
2. 同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性8.0cos=ϕ，则其电枢反应的性质为（ C ）。
A 交轴电枢反应；B 直轴去磁电枢反应；C 直轴去磁与交轴电枢反应；D 直轴增磁与交轴电枢反应。
3. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（ B ）。
A 漏阻抗较大；B 短路电流产生去磁作用较强；C 电枢反应产生增磁作用；D 同步电抗较大。
4. 对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（ D ）。
A q aq d ad X X X X X >>>>σ；B σX X X X X q aq d ad >>>>；C σX X X X X ad d aq q >>>>；D σX X X X X aq q ad d >>>>。
同步电机习题答案
同步电机习题与答案6.1 同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？[答案见后]6.2 为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不采用电枢旋转式？[答案见后]6.3 在凸极同步电机中，为什么要采用双反应理论来分析电枢反应？[答案见后]6.4 凸极同步电机中，为什么直轴电枢反应电抗X ad大于交轴电枢反应电抗X aq？[答案见后]6.5 测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降为原来0.95n N，对试验结果有什么影响？[答案见后]6.6 一般同步发电机三相稳定短路，当I k=I N时的励磁电流I fk和额定负载时的励磁电流IfN 都已达到空载特性的饱和段，为什么前者Xd取不饱和值而后者取饱和值？为什么Xq一般总是采用不饱和值？[答案见后]6.7 为什么同步发电机突然短路，电流比稳态短路电流大得多？为什么突然短路电流大小与合闸瞬间有关？[答案见后]6.8 在直流电机中，E>U还是U>E是判断电机作为发电机还是作为电动机运行的依据之一，在同步电机中，这个结论还正确吗？为什么？[答案见后]6.9 当同步发电机与大容量电网并联运行以及单独运行时，其cosφ是分别由什么决定的？为什么？[答案见后]6.10 试利用功角特性和电动势平衡方程式求出隐极同步发电机的V形曲线。
[答案见后]6.11 两台容量相近的同步发电机并联运行，有功功率和无功功率怎样分配和调节？[答案见后]6.12 同步电动机与感应电动机相比有何优缺点？[答案见后]6.13 凸极式同步发电机在三相对称额定负载下运行时，设其负载阻抗为R+jX，试根据不考虑饱和的电动势相量图证明下列关系式[答案见后]6.14 试述直流同步电抗X d、直轴瞬变电抗X´d、直轴超瞬变电抗X"d的物理意义和表达式，阻尼绕组对这些参数的影响？[答案见后]6.15 有一台三相汽轮发电机，P N＝25000kW，U N＝10.5kV，Y接法，cosφN＝0.8（滞后），作单机运行。
同步电机习题
第五章同步电机
5-1 什么是同步电机？极数是怎样决定它的转速的？75r/min、50Hz
的电机有几极？
答：同步电机是一种交流电机。其特点是转子的旋转速度必须与旋转磁场旋转速 度(即同步转速）严格同步。在频率一定时，其转速为一系列固定值。同步电机
的转速与电流频率成
f
正比，与极对数
p
成反比，满足关系 n n1
由题可知： sinN 0.6 ， cosN 0.（8 滞后），
N 36.87 ， X*d 1.002 ， X*q 0.647 。
由相量图计算如下：
*
EQ
（I*
X
q*cos
N）2
（U
*
I* X q*sinN）2
（1 0.647 0.8）2 （11 0.647 0.6）2 1.482
省电站投资适用于低转速，大容量的低水头电站。 缺点：转子重心在推力轴承上方，机组稳定性差，推力轴承直径大，损耗大。
5-7 一台转枢三相同步发电机，以转速逆时针旋转，主磁极对电枢是 什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应对电枢的转速和转向如 何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组感应出电势 吗？
ZB
UB IB
U I
UN
U
2 N
cosN
3I N
PN
6.32 0.8 21.168 1.5
直轴同步电抗的标幺值
X*d
Xd ZB
21.2 21.168
1.002 ;
交轴同步电抗的标幺值
X*q
Xq ZB
13.7 21.168
0.647
额定相电压的标幺值
U
*
1.0
，额定相电流的标幺值
电机习题与解答(同步电机)
6.1 三相同步发电机基本工作原理和结构6-1-1 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？答： 同步发电机的转子上绕有励磁绕组，通以直流电励磁，产生磁场，并由原动机带动旋转，使定子三相对称绕组不断切割转子磁场而感应出三相交流电动势。
（1）波形：由于感应电动势的波形主要取决于转子磁场在气隙空间分布的波形，制造时使转子磁极的磁场在气隙空间尽可能按正弦波分布，三相绕组的Y 形连接和采用短距、分布绕组，便得到正弦波形的感应电动势；（2）大小：由于定子三相绕组对称，它们切割同一个转子磁场，三相感应电动势也对称，大小均为01144.4Φ=W K fN E（3）相位差和相序：由于定子绕组在空间位置上互差1200电角度，转子旋转磁场切割定子三相绕组在时间上有先后顺序，定子的三相感应电动势在时间相位上就互差1200电角度，如果将先切割的一相定义为A 相，则后切割的那两相就为B 相和C 相，因此三相电动势的相序与转子转向一致，其由转子转向决定； （4）频率：转子转过一对磁极，感应电动势就经历一个周期的变化，若电机有p 对磁极，转子以每分钟n 转旋转，则每分钟内电动势变化pn 个周期，即频率为：60pn f =也就是当电机的磁极对数p 一定时，频率f 和转速n 有严格不变的关系。
6-1-2 什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答： 转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频率与转速之间的关系是：60pnf =，当电机的磁极对数p 一定时，f ∝n ，即：频率f 与转速n 之间保持严格不变的关系。
6-1-3 说明汽轮发电机的基本结构，为什么汽轮发电机的转子采用隐极式，而水轮发电机的转子采用凸极式？答：汽轮发电机的基本结构由定子、转子两部分组成，定子由定子铁心、电枢绕组、机座及端盖等部件组成；转子由转子铁心、励磁绕组、护环、集电环、中心环、阻尼绕组和风扇等组成。
电机第liu章习题答案
第六章 同步电机
5. 同步发电机与无穷大电网并联运行，过励时向电网输出 感性无功功率，欠励时向电网输出容性无功功率。
6. 一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，欲增加有功功 率输出，应增大进汽量，欲增加感性无功功率输出，应增加励 磁电流。（填如何调节）
7. 汽轮发电机气隙增稳定性能增加。
第六章 同步电机
（三）选择题：
1. 同步发电机带容性负载时，其调整特性是一条：（ ③ ） ① 上升的曲线； ② 水平直线； ③ 下降的曲线。
2. 同步发电机的V形曲线在其欠励时有一不稳定区域，而 对同步电动机的V形曲线，这一不稳定区应该在（ ③ ）区域。
① If>If0；
② If=If0；
③ If<If0。
3. 同步发电机过励运行较欠励运行稳定，满载运行较轻载 运行稳定。（ × ）
4. 同步发电机采用准同期法并车，当其他条件已满足，只 有频率不同时，调节发电机的转速，使其频率与电网频率相等 时，合上并联开关，即可并车成功。（ × ）
5. 汽轮同步发电机与无穷大电网并联运行，只调节气门开 度，既可改变有功功率又可改变无功功率输出。（ √ ）
3. 工作于过励状态的同步调相机，其电枢反应主要是： （②）
① 交轴电枢反应；
② 去磁的直轴电枢反应；
③ 增磁的直轴电枢反应。
第六章 同步电机
4. 与无穷大容量电网并联运行的同步发电机，过励时欲增 加励磁电流，则（ ② ）。
① 发出的容性无功功率增加，功角减小；
② 发出的感性无功功率增加，功角减小；
6.16 一台50MW，13.8kV，Y联结，cosφ= 0.8（滞后）的 水轮发电机并联于一无穷大电网上，其参数Ra≈0，Xd*=1.15， Xq*=0.7，不计饱和的影响，试求：当输出功率为10000kW， cosφ= 1.0时发电机的励磁电动势E0*及功角δ；（2）若保持此 输入有功功率不变，当发电机失去励磁时的δ，此时发电机还 能稳定运行吗？ （答案）
P155同步电机题 解
同步电机习题4-1.什么叫同步电机？1500r/min，50Hz的同步电机是几级？该电机应是隐藏极结构还是凸极结构？“同步电机，和感应电机（即异步电机）一样是一种常用的交流电机。
同步电机是电力系统的心脏，它是一种集旋转与静止、电磁变化与机械运动于一体，实现电能与机械能变换的元件，其动态性能十分复杂，而且其动态性能又对全电力系统的动态性能有极大影响。
特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p，其中f为电网频率，p为电机的极对数，ns称为同步转速。
若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。
同步电机分为同步发电机和同步电动机。
现代发电厂中的交流机以同步发电机为主。
同步1500r/min属4极（称2个对极）因为是异步，跟不上同步出现du转差率，通常是zhi3-5%，那么4极异步电动机转速应在1450r/min 附近。
目前全国地区内正弦交流电的频率是50Hz，单位是秒，转速单位为分钟，1分钟为60s，60*50=3000，当2对极的电动机是3000/2=1500。
2级电机，转速为3000R/min；4级电机，转速为1500R/min;6级电机，转速为1000R/min;8级电机，转速为750R/min;10级电机，转速为600R/min;12级电机，转速为500R/min;一般电机就这些极数应该是凸极的可能性大？4-2.为什么大容量同步电机都采用旋转磁极式结构？由于励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较方便。
电枢绕组电压高、容量大，放在转子上使结构复杂、引出不方便。
故大容量电机将电枢绕组作为定子，磁极作为转子，为旋转磁极式。
4-3.一台汽轮发电机的额定功率100 000KW,额定电压 10.5 KV,额定功率因数0.85 ，求其额定电流？答：P=10万kW，额定线电压U=10.5kV，功率因数cosφ=0.85，因为P=S * [cosφ]，所以视在S=P/cosφ=10/0.85=11.8万千伏安线电流I=S/[1.732U]=11.8万千伏安/[1.732*10.5KV]=6469 安培4-4.简述同步电机与异步电机在结构上的不同之处？同步电机和异步电机的bai定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。
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同步电机
一、填空题:
1. 同步电机_____________对_____________的影响称为电枢反应。
同步发电机电枢反应的性质取决于
__________________________。
电枢磁动势;励磁磁动势;内功率因数角ψ
2. 同步发电机当ϕ=0°时,除产生____________________电枢反应外,还产生__________________________
电枢反应。
交轴电枢反应;直轴去磁电枢反应
3. 利用同步发电机的_____________与_____________曲线可以测量同步发电机的同步电抗,利用______
______与_____________曲线可以测量同步发电机的定子漏电抗。
空载特性;短路特性;空载特性;零功率因数负载特性
4. 利用_________可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗与交轴同步电抗。
转差法
5. 同步发电机与电网并联运行的条件就
是:(1) ;(2)
;(3) ;(4)。
发电机的频率等于电网的频率;发电机的电压幅值等于电网电压的幅值且波形一致;发电机的电压相序
与电网的电压相序相同;在合闸时,发电机的电压相位与电网电压的相位一样
6. ★同步电机的功率角θ有双重物理含义,在时间上就是 与 之间的夹角;在空间上就是
与 之间的夹角。
励磁电动势0E &;电压U &;励磁磁动势1
f F &;等效合成磁动势F δ'& 7. 同步发电机静态稳定的判据就是___________,隐极同步发电机静态稳定极限对应的功率角
θ= 。
0dT d θ
>,90︒ 8. 同步发电机并联在无穷大容量电网上运行时,要调节输出的有功功率,必须调节___________________
________;如果只调节其输出的无功功率,可通过调节______________实现。
原动机的输入功率(或输入转矩);励磁(电流)
9. 一台并联在无穷大容量电网上运行的同步发电机,功率因数就是超前的,则电机运行在______状态,此时
发电机向电网发出__________的无功功率;若不调节原动机的输入功率而使励磁电流单方向调大,当发
出的无功功率为零时,励磁状态为 状态;进一步增大励磁电流,电机变化到_____状态,此
时发电机向电网发出_______无功功率。
欠励;超前(或容性);正常励磁;过励;滞后(或感性)
10. 凸极同步发电机功角特性的表达式就是_________________________________________。
20sin sin 22d q M d d q
X X E U P m mU X X X θθ-=+ 11. ★凸极同步发电机与电网并联,如将发电机励磁电流减为零,则发电机电磁转矩为 。
2sin 22d q
d q X X mU X X θ-Ω
二、单项选择题:
1. 同步电抗就是表征同步电机三相对称稳定运行时_______。
(3)
(1)电枢反应磁场的一个综合参数 (2)气隙合成磁场的一个综合参数
(3)电枢反应磁场与电枢漏磁场的一个综合参数 (4)主极磁场与主极漏磁场的一个综合参数
2. 一台隐极同步发电机,功率角θ=300,则其过载能力k m 为 。
(2)
(1)0、5 (2)2 (3)3
3. 同步发电机带对称负载时,电枢反应的性质取决于_____。
(3)
(1)功率因数角ϕ (2)功率角θ (3)内功率因数角ψ
4. 设一台隐极同步发电机的电枢电流落后于空载电动势30°时间相位角,则电枢反应磁场与转子励磁磁场
轴线间的空间相位角为_____。
(2)
(1)30° (2)120° (3)60° (4)90°
5. 已知一台凸极同步发电机的I d =I q =10A,此时发电机的电枢电流为 。
(3)
(1)10A (2)20A (3)14、14A
6. 同步发电机当ψ=0°时,电枢反应的性质为 。
(3)
(1)直轴去磁电枢反应 (2)直轴助磁电枢反应 (3)交轴电枢反应
7. 同步发电机稳态运行时,若所带负载为感性8.0cos =ϕ,则其电枢反应的性质为 。
(1)
(1)直轴去磁与交轴电枢反应应 (2)直轴去磁电枢反应;
(3)交轴电枢反 (4)直轴增磁与交轴电枢反应。
8. 同步发电机稳定短路电流不就是很大的原因就是 。
(2)
(1)漏阻抗较大 (2)电枢反应产生较强的直轴去磁作用
(3)电枢反应产生增磁作用 (4)同步电抗较大
9. 三相同步发电机在与电网并联时,必须绝对满足的条件就是_____。
(2)
(1)电压相等 (2)电压相序相同 (3)频率相等 (4)电压相位相同
10. 凸极同步发电机附加电磁功率产生的原因就是_____。
(2)
(1)交轴无励磁绕组 (2)交轴磁路的磁阻比直轴磁路的磁阻大
(3)直轴磁路的磁阻比交轴磁路的大
11. 判断同步电机运行于发电机状态的依据就是____。
(3)
(1)E 0＞U (2)E 0＜U (3)0E &超前于U & (4)0
E &滞后于U & 三、作图题:
1. 写出隐极同步发电机的功角特性表达式,并画出功角特性曲线。
2. 写出凸极(隐极)同步发电机的电动势方程式,并画出电动势相量图(ϕ>0)。
3. 已知t =0时,同步电机转子S 极中心线超前A 相轴线120︒,定子绕组电流滞后空载电动势0
E &30︒,用时空相矢量图画出基波励磁磁动势1
f F &、A 相空载电动势0E &及定子基波合成磁动势a F &。
四、判断题,请在括号内打 或✓:
1. 负载运行的凸极同步发电机,励磁绕组突然断线,则电磁功率为零。
( )
2. 同步发电机的功率因数总就是滞后的 。
( )
3.并联在无穷大电网上的同步发电机,要想输出的有功功率,必须增加原动机的输入功率,因此原动机输入
功率越大越好。
( )
4.同步发电机电枢反应的性质取决于负载的性质。
( )
5.同步发电机的短路特性就是一条过原点的直线。
( )✓
6.同步发电机的零功率因数负载特性曲线与其空载特性曲线形状相似。
( )✓
7.同步发电机的稳态短路电流很大。
( )
8.利用空载特性与短路特性可以测定同步发电机的直轴同步电抗与交轴同步电抗。
( )
9.凸极同步电机中直轴电枢反应电抗大于交轴电枢反应电抗。
( )✓
E&与电枢电流I&同相时,电枢反应的性质为直轴电枢反应。
( ) 10.在同步发电机中,当励磁电动势。